Puslaidininkinės plokštės, kurios saulės energiją paverčia elektra, paprastai montuojamos vienam tikslui - užtikrinti buitinių prietaisų veikimą. Šie entuziastai nesustoja ir bando pritaikyti saulės baterijas namo šildymui. Siūlome aptarti šią idėją, apsvarstyti galimus šildymo būdus naudojant fotoelektrines plokštes. Alternatyvių elektrinių pelningumas ir kiti finansiniai klausimai neturi prasmės, tai yra atskiras klausimas.
Kaip veikia saulės elektrinė
Mes nesiruošiame jūsų šnekėti apie tai, kaip puslaidininkių moduliai sukuria srovę. Bet jei norite organizuoti privačiojo namo šildymą saulės energija, turite įsivaizduoti fotoelektros stoties principą ir žinoti visus niuansus, turinčius įtakos jo galiai.
Saulės elektrinę (SES) sudaro šie elementai (parodyta žemiau esančioje schemoje):
- viena ar daugiau skydų, gaunančių saulės spinduliuotę;
- įkraunamos baterijos (baterijos), kurios kaupia sugeneruotą elektrą;
- valdiklis stebi įkrovos lygį, nukreipia srovę į norimą grandinę;
- keitiklis paverčia pastovią saulės baterijų įtampą į 220 V kintamąją srovę.
Įdomus punktas. Modulių kaina yra ne didesnė kaip 30% viso komplektacijos kainos. Likę 70% yra akumuliatoriai, keitiklio blokas ir valdiklis. Priedai parenkami vienai, 12, 24 arba 48 voltų darbinei įtampai.
Mes supaprastiname sistemos algoritmą:
- Vasaros metu akumuliatoriai sukuria srovę per valdiklį.
- Elektroninis blokas nustato akumuliatoriaus įkrovos lygį, tada nukreipia energiją į norimą liniją - įkrauti arba vartotojams (į keitiklį).
- Inverterio įtaisas paverčia nuolatinę srovę kintama srove standartiniais parametrais - 220 V / 50 Hz.
Yra 2 valdiklių tipai - PWM ir MPPT. Skirtumą tarp šių dviejų elementų sudaro energijos elementų įkrovimo metodas ir įtampos nuostolių dydis. MPPT blokai yra modernesni ir ekonomiškesni. Naudojamos įvairios baterijos: švino rūgštis, gelis ir pan.
Jei planuojate naudoti kelis modulius, jie yra sujungti 3 būdais:
- Lygiagretaus sujungimo schema leidžia padidinti srovę grandinėje. Visų baterijų „neigiami“ kontaktai yra sujungti į vieną liniją, „pliusiniai“ kontaktai - į kitą. Išėjimo įtampa išlieka nepakitusi.
- Serijinės grandinės naudojimas leidžia padidinti išėjimo įtampą. Pirmojo skydelio „minusinis“ gnybtas jungiasi prie antrosios plokštės „pliuso“ ir pan.
- Kombinuotas metodas naudojamas, kai reikia pakeisti abu parametrus - srovės stiprį ir įtampą. Keli moduliai yra sujungti iš eilės, tada grupė yra sujungta į bendrą tinklą lygiagrečiai su kitomis panašiomis grupėmis.
Kiek saulės kolektorių reikia namui šildyti
Atrodytų, kad viskas paprasta. Mažam 100 m² kotedžui sušildyti bus sunaudota apie 10 kW = 10 000 vatų šiluminės energijos. Tai yra 100 0,1 kW galios plokščių arba 34 dideli 300 vatų moduliai. Ant namo stogo negalima įdėti tiek daug baterijų, tačiau apie butą nėra jokios kalbos.
Nuoroda. Polikristaline technologija pagaminto fotoelektros elemento, kurio galia 100 W, dydis yra apie 1020 x 700 mm arba 0,71 m². Panaši 300 W baterija užims 1,68 m² (170 x 99 cm).
Mes atliksime rezervaciją iškart, gautas rezultatas neteisingas, nes neatsižvelgiama į saulės energijos sistemų veikimo specifiką:
- Fotoelektrinis modulis suteikia maksimalią galią, kai spinduliai krenta 90 ° kampu į akumuliatoriaus plokštumą.Jei nepadarysite stebėjimo priemonės - stebėjimo mechanizmo, kuris pasuka skydą po saulės judėjimo, mes prarandame apie 40% energijos. Kita vertus, toks prietaisas sunaudoja ir elektrą.
- Saulės spinduliuotės kiekis viename m² - insoliacija - priklauso nuo gyvenamojo regiono, aukščio ir užtemdyto ploto. Šie veiksniai tiesiogiai veikia akumuliatoriaus veikimą.
- Laikui bėgant, puslaidininkinė modulių danga blogėja, todėl kasmet prarandama maždaug 1% elektros energijos.
- Jei fotoelektrinį sluoksnį perkaitina saulė, skydelio našumas taip pat blogėja.
- Maža dalis energijos prarandama susijusi įranga - invertoriai, valdikliai, maitinimo elementus. Tai yra banalus dalių - transformatorių, mikroschemų ir kitų elementų - šildymas.
- Kai darbinis paviršius užterštas dulkėmis arba padengtas sniegu, atsiranda papildomų nuostolių.
- Atminkite, kad, norint, kad saulė žiemą šildytų, sukauptos elektros energijos turėtų pakakti namui šildyti ir baterijoms įkrauti per naktį.
Išvada. Visoms šalims ir regionams tinkamo universalaus akumuliatorių elektros galios skaičiavimo nėra. Tačiau šis skaičius viršija 10 kW poreikius paskelbė būti dvigubai (bent jau), siekiant gauti padorų rezultatą praktikoje. Jums reikės 200 šimtų vatų plokštės apimantis daugiau nei 140 m² ploto.
Yra patikimas būdas gauti tikslius insoliacijos duomenis ir apskaičiuoti saulės baterijų našumą susisiekus su vietine montavimo įmone. Arba patys išstudijuokite vietovės insoliacijos žemėlapį.
Siūlome vyksta į kitą pusę - naudoti savininkų saulės autonominių elektrinių patirtis, skaityti savo atsiliepimus apie teminių forumų. Rasti ten jūsų rajone gyvenančius vartotojus, jei norite nemokamai gauti tikrus skaičius. Štai keletas pavyzdžių:
- Autonominė saulės energijos tiekimo sistema, esanti Leningrado srityje, Rusijoje. Buvo sumontuotos 6 po 0,22 kW kiekvienos plokštės (iš viso 1,32 kW), o didžiausia galia žiemą be debesų dienos yra 1 157 vatai. Tema aptariama garsiajame rusų kalbos forume.
- Anapa, akumuliatoriaus veikimas - 2,2 kW, numeris nenurodytas. Šviesiu paros metu, elektrinė generuoja apie 9 kW.
- Maskva, SES galia 2,64 kW. Per visą birželio mėnesį įrenginys pagamino 304 kW energijos.
Pastaba. Šiuo adresu rasite apžvalgas ir kitus naudingus duomenis apie SES veiklą.
Atkreipkite dėmesį: mes neatsižvelgėme tik į saulės energiją šildymui, vandens pašildymui ir kitiems buitiniams poreikiams. Kaip praktiškai apskaičiuoti baterijų skaičių, žiūrėkite vaizdo įrašą:
Tikri šildymo būdai
Kaip suprantate iš jų minčių, visiškai sunku (ir brangu) visiškai elektriškai šildyti namą saulės baterijomis. Ne kiekvienas savininkas nuspręs nusipirkti ir sumontuoti plokštes 100-150 m² plote, kad būtų galima sušildyti nedidelį namą ar kotedžą. Taigi, dingsta elektrinio katilo + vandens sistemos + šildymo radiatorių schema.
Tačiau šildymo saulės moduliais idėja vis dar negali būti vadinama utopija. Mes išvardijame galimybes, kurias namų savininkai įgyvendina praktikoje:
- skydai ir inverteriniai oro kondicionieriai, kurių COP efektyvumo koeficientas yra 3,5–4;
- baterijų prijungimas tiesiai prie elektrinių šildytuvų be inverterio;
- visavertės saulės elektrinės statyba, elektros energijos pardavimas valstybei, gautos pajamos sumoka už tradicinį šildymą.
Papildymas. Skydų kaip papildomų energijos šaltinių panaudojimas pagrindiniam šildymui nėra prasmės diskutuoti - tai akivaizdus sprendimas.
Pradėkime nuo trečiojo varianto, kuris įdomus verslininkams. Šalyse, kuriose valstybė yra nustačiusi vadinamąjį žaliąjį tarifą, būsto savininkas gali gauti elektrą iš atsinaujinančių šaltinių ir atiduoti į bendrą energijos tinklą, uždirbdamas pelną.T. y., Namo savininkas įsigyja tuos pačius 200–300 saulės kolektorių skydelius, tačiau energiją parduoda už gerą kainą ir veltui daug nešvaisto.
Pavyzdžiui, Ukrainoje žaliasis tarifas viršija įprastus 3 kartus (nuo 2019 m. Birželio mėn.). Būtina atlaikyti 1 sąlygą: mažiausia SES galia yra 30 kW. Pastatykite elektrinę, tiekkite energiją į tinklą, o jūs perkate tris kartus pigiau.
Likusios 2 variantai bus apsvarstyti išsamiau.
Oro kondicionavimas
Metodas pagrįstas keitiklių padalijimo sistemų, kurios į namo vidų tiekia keturis kartus daugiau šilumos nei sunaudojama energija, efektyvumu. Kaip realizuoti tokį šildymą:
- Visų pirma, maksimaliai padidiname pastato šilumos nuostolius - apšiltinome sienas, grindis ir stogą, montuojame energiją taupančius langus. Idealus šilumos suvartojimo indikatorius 100 m² namams - 6 kW.
- Perkame 2 oro kondicionieriai su keitiklio kompresorių, veikiančių neigiamo gatvės temperatūros. Bendras vienetų našumas turėtų būti lygus namo šilumos nuostoliams, mūsų atveju - 6 kW. Tokių „skilimų“ suvartojimas neviršys 2 kW.
- Mes montuojame saulės elektrinę, galinčią visą parą užtikrinti oro kondicionavimą.
- Šildymui šalčiausiomis dienomis verta įrengti bet kurį tradicinį šilumos šaltinį - katilą, medinę viryklę.
Vaizdo įrašas šio skyriaus pabaigoje patvirtina, kad aprašyta grandinė veikia visu pajėgumu. Vienas reikšmingas minusas: esant neigiamai temperatūrai oro kondicionierių efektyvumas smarkiai sumažėja, jūs negalite išsiversti be katilo. Atšiaurus ir šiaurinis klimatas vien saulės moduliai negali susitvarkyti.
Pastaba. Daugelis keitiklių padalijimo sistemų gali veikti šalnose iki -15 ° C. COP efektyvumas sumažėja iki 1,5–2 (sukuriama dvigubai daugiau šilumos, nei sunaudojama elektros energijos).
Vietinių šildytuvų naudojimas
Mes kalbame apie reikšmingą sistemos kainos sumažėjimą, jei naudojami nepretenzingi vartotojai - paprasti ventiliatorių šildytuvai. Dėl to, kad trūksta keitiklio, 12 voltų šildytuvus reikės prijungti prie saulės modulių (galite pasiimti automobilį ar padaryti patys).
Kaip surinkti saulės energijos generatorių:
- Mes įdiegti reikiamą skaičių baterijų su Darbinė įtampa 12 voltų.
- Mes sujungiame juos su 2,5 mm² laidais pagal žemiau pateiktą schemą - be keitiklio.
- Mes prijungiame krovinį - mažos galios 12 V ventiliatoriaus šildytuvas.
Žemiau vaizdo įraše specialistas išsamiai aprašo visus tokio ryšio niuansus. Šis metodas tinka šildyti atskirus kambarius su 1–1,5 kW ventiliatorių šildytuvais. Šildyti visą namą yra sunkiau - jums nereikia surinkti keletą atskirų grandinių su saulės baterijomis, kad nepadidėtumėte laidų skerspjūvis.
Galutinė išvada
Visiškai šildyti privatų namą saulės baterijomis yra labai sunku. Vienintelis daugiau ar mažiau realus scenarijus yra padalintų sistemų, arba dar geriau, geoterminio šilumos siurblio, mažai priklausomo nuo gatvės temperatūros, naudojimas. Įrenginys sunaudoja mažai elektros energijos, todėl gali veikti iš namų SES.
Mes specialiai neįtrauktas finansinius klausimus iš straipsnio, nes mes kalbame apie technines problemas. Bet jūs turite suprasti, kad saulės energijos įranga - akumuliatoriai, akumuliatoriai, keitikliai ir valdymo blokai - kainuoja nemažus pinigus. Norėdami sėkmingai išspręsti problemą, turite būti gerai uždirbęs entuziastas.
Pigiau bus grandinė su vakuuminiais kolektoriais, prijungtais prie netiesioginio vandens šildytuvo. Tačiau ši parinktis turi savo sunkumų, pavyzdžiui, šilumos kaupimasis ir kolektoriaus sąstingis šilumos metu. Sunkaus uždavinio - panaudoti saulės energiją - nėra lengvo sprendimo.